Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 10

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 10

1. SỞ GD&ĐT KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT TRƯỜNG THPT NĂM HỌC : 2017-2018 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút Mã đề : H-01-HSG10-KT (Đề thi có 02 trang) Câu 1 (2,0 điểm): 0 1. Bán kính nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử của sắt lần lượt là 1,28 A và 56 gam/mol. Tính khối lượng riêng của sắt biết rằng trong tinh thể các nguyên tử sắt chiếm 75% về thể tích còn lại là phần rỗng.(N= 6,02.1023 , 3,14 ) 2. Nguyên tử nguyên tố R có tổng số electron ở các phân lớp s là 7. a) Viết cấu hình electron nguyên tử của R. Xác định tên nguyên tố R. b) Với R có phân lớp 3d đã bão hoà, hoà tan hoàn toàn m gam một oxit của R trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng sinh ra 0,56 lít (ở đktc) khí SO2 là sản phẩm khử duy nhất. Hấp thụ toàn bộ lượng khí SO2 trên vào 2 lít dung dịch KMnO4 vừa đủ thu được dung dịch T (coi thể tích dung dịch không thay đổi). - Viết các phương trình hoá học và tìm m. - Tính nồng độ mol/l của dung dịch KMnO4 đã dùng. Câu 2 (2,0 điểm): 1.Cho sơ đồ phản ứng: KClO3 (X1) clorua vôi CaCO3 (X2) Ca(NO3)2 (Y2) (Y1) (Y3) Na2SO4 (Y4) (Y5) PbS. (Y2 ) (X3) (Y1) lưu huỳnh (Y6) (Y2) (Y3) (Y1) K2SO4 (Y7) PbS. Biết các chất X1, X2, X3 có phân tử khối thỏa mãn: X1+X2+X3 = 214; các chất Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7 là các hợp chất khác nhau của lưu huỳnh và có phân tử khối thoả mãn các điều kiện: Y1+Y7 = 174; Y2+Y5 = 112; Y3+Y4 = 154; Y5+Y6 = 166; mỗi mũi tên tương ứng với một phản ứng. Hãy viết các phương trình hóa học của các phản ứng theo sơ đồ trên. 2. Cho sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ: Hãy cho biết hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm khi khóa K đóng, khóa K mở và giải thích. Biết các chất X, Y, Z, T trong mỗi thí nghiệm lần lượt là: Thí nghiệm 1: H2SO4 đặc, C, dung dịch KMnO4, dung dịch Br2. Thí nghiệm 2: dung dịch HCl, KMnO4, dung dịch KBr, dung dịch FeCl2. Câu 3 (2,0 điểm): 1. Cân bằng các phản ứng hóa học sau bằng phương pháp thăng bằng electron to a. CuFeSx O2  Cu2O + Fe3O4 SO2 1
2. b. Cr2S3 Mn(NO3 )2 K2CO3 K2CrO4 K2SO4 K2MnO4 NO CO2 c. C6 H5 CH CH2 KMnO4 C6 H5 COOK+K2CO3 MnO2 KOH H2O d. FeS HNO3 Fe(NO3 )3 H2SO4 NO N2O N2 H2O ( tỉ lệ các khí lần lượt là 1:2:3) 2. Giải thích hiện tượng khi thực hiện các phản ứng : a. Dẫn rất từ từ khí H2S vào dung dịch Cu(NO3 )3 . b. Nhỏ dung dịch FeCl2 vào hỗn hợp dung dịch gồm Ba(HSO4 )2 vàKMnO4 . c. Dẫn khí oxi vào dung dịch FeCl2 . d. Nhỏ dung dịch axit sunfuric đặc vào đường saccarozo. Câu 4 (2,0 điểm): 1. Cho hỗn hợp A gồm 3 muối MgCl2 , NaBr, KI. Cho 93,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 700 ml dung dịch AgNO3 2M .Sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch D và kết tủa B. Lọc kết tủa B, cho 22,4 gam bột Fe vào dung dịch D. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn F và dung dịch E. Cho F vào dung dịch HCl dư tạo ra 4,48 lít khí hidro (đktc). Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch E thu được kết tủa , nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 24 gam chất rắn. a. Tính khối lượng kết tủa B. b. Hòa tan hết hỗn hợp chất rắn A trên vào nước thu được dung dịch X. Dẫn V lít khí clo sục vào dung dịch X , cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 66,2 gam chất rắn . Tính V ở đktc. 2.Cho 30,88 gam hỗn hợp Cu, Fe3O4 vào V ml dung dịch HCl 2M được dung dịch X và còn lại 1,28 gam chất rắn không tan. Cho AgNO3 dư tác dụng với dung dịch X được 0,56 lít khí (ở đktc) không màu hoá nâu trong không khí và m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b) Tính V và m? Câu 5 (2,0 điểm): 1. Dung dịch X là dung dịch HCl. Dung dịch Y là dung dịch NaOH. Cho 60 ml dung dịch X vào cốc chứa 100 gam dung dịch Y, tạo ra dung dịch chỉ chứa một chất tan. Cô cạn dung dịch thu được 14,175 gam chất rắn Z. Nung Z đến khối lượng không đổi, thì chỉ còn lại 8,775 gam chất rắn. a) Tìm nồng độ mol/l của dung dịch X, nồng độ phần trăm của dung dịch Y và công thức của Z. b) Cho 16,4 gam hỗn hợp X1 gồm Al, Fe vào cốc đựng 840 ml dung dịch X. Sau phản ứng thêm tiếp 1600 gam dung dịch Y vào cốc. Khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, lọc lấy kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 13,1 gam chất rắn Y1. Tìm thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X1. 2. Hòa tan 25,85gam hỗn hợp gồm 2 kim loại Cu,Mg trong 116,375 gam dung dịch H2SO4 80%.Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn chỉ thu được duy nhất dung dịch X. Thêm 500 ml dung dịch NaOH 0,2M và KOH 0,15M vào dung dịch X , lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y được gam chất rắn khan. Tính % khối lượng của MgSO4 trong dung dịch X. Hết (Học sinh không được phép sử dụng bảng tuần hoàn hay bất cứ tài liệu nào) Họ và tên học sinh: Số báo danh: Chữ kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2: 2
3. SỞ GD&ĐT KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT TRƯỜNG THPT . NĂM HỌC : 2017-2018 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HÓA HỌC Mã đề : H-01-HSG10-KT Hướng dẫn chấm 06 gồm trang. Câu Đáp án Điểm 1. (1,0điểm) 56 Khối lượng của một nguyên tử sắt là m (g) Fe 6,02.1023 4 Thể tích của một nguyên tử sắt là :V (1,28.10 8 )3 (cm3 ) 3 m d= 10,59(g / cm3 ) V Vì sắt chỉ chiếm 74% thể tích trong tinh thể nên khối lượng riêng đúng của sắt là 74 d ' 10,59 7,84(g / cm3 ) 100 2. (1,0điểm) a. Trong vỏ nguyên tử của nguyên tố R electron phân bố vào các phân lớp s theo thứ tự là: 1s2; 2s2; 3s2; 4s1 1 (2,0đ) => Các cấu hình electron thỏa mãn là 1s22s22p63s23p64s1 => Z = 19 R là Kali 1s22s22p63s23p63d54s1 => Z = 24 R là Crom 1s22s22p63s23p63d104s1 => Z = 29 R là đồng b. Vì oxit của Cu tác dụng với dung dịch axit sunfuric đặc nóng tạo ra khí SO2 do đó là đồng (I) oxit (Cu O) n 0,025(mol) 2 SO2 to Cu2O + 2H2SO4  2CuSO4 + SO2 + 2H2O 0,025 0,025 (mol) => m=144.0,025=3,6 (g) 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O 2H2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4 0,025 0,01 0,01 (mol) Nồng độ mol/l của dung dịch KMnO4 là 0,005 (M) 1. (1,0điểm) 2 (2 đ ) Đủ 22 phương trình cho 1,0 điểm, sai 3 phương trình trừ 0,1 điểm. KClO3 + 6HCl KCl + 3Cl2  + 3H2O. Cl2 + Ca(OH)2(khan) CaOCl2 + H2O. 3
4. Câu Đáp án Điểm CaOCl2 + Na2CO3 CaCO3  + NaCl + NaClO. CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2  + H2O. CaCl2 + 2AgNO3 Ca(NO3)2 + 2AgCl to 2KClO3  2KCl + 3O2. to O2 + S  SO2. SO2 + 2H2S 3S + 2H2O to S + H2  H2S to 2H2S + 3O2  2SO2 + 2H2O SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O Na2SO4 + Ba(HS)2 BaSO4  + 2NaHS NaHS + NaOH Na2S + H2O Na2S + Pb(NO3)2 PbS + 2NaNO3 o S + Fe t FeS FeS + 2HCl FeCl2 + H2S H2S + 4Br2 + 4H2O H2SO4 + 8HBr to 2H2SO4(đ) + Cu  CuSO4 + SO2  + 2H2O 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 K2SO4 + BaS BaSO4  + K2S K2S + Pb(NO3)2 PbS + 2KNO3. 2. (1,0điểm) Thí nghiệm 1: * Khi K đóng: khí sinh ra phải qua bình chứa Z, nếu bị Z hấp thụ thì không còn để phản ứng với T. to 2H2SO4đăc + C  CO2 + 2SO2 + 2H2O 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 . Chỉ bình chứa dd Z bị nhạt màu * Khi K mở: khí sinh ra không tiếp xúc với cả Z và T. 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 . SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr Cả bình Z và T đều nhạt màu. Thí nghiệm 2: * Khi K đóng: 16HCl + 2KMnO4 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2 Dung dịch Z đậm màu dần lên * Khi K mở: Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2 Cl2 + 2FeCl2 2FeCl3 Dung dịch Z đậm màu dần lên và dung dịch T chuyển màu nâu đỏ 1. (1,0điểm) 4
5. Câu Đáp án Điểm to a.12CuFeSx (11+12x)O2  6Cu2O + 4Fe3O4 12xSO2 b.Cr2S3 15Mn(NO3 )2 20K2CO3 2K2CrO4 3K2SO4 15K2MnO4 30NO 20CO2 3 c. 3C H CH CH 10KMnO 3C H COOK+3K CO 10MnO KOH 4H O (2,0đ) 6 5 2 4 6 5 2 3 2 2 d. 49FeS 246HNO3 49Fe(NO3 )3 49H2SO4 9NO 18N2O 27N2 74H2O 2. (1,0điểm) a. Dẫn rất từ từ khí H2S vào dung dịch Cu(NO3 )3 . -Màu xanh của dung dịch nhạt dần đồng thời có kết tủa đen xuất hiện. PTHH : H2S Cu(NO3 )2 CuS  +2HNO3 b. Nhỏ dung dịch FeCl2 vào hỗn hợp dung dịch gồm Ba(HSO4 )2 vàKMnO4 . -Màu của dung dịch thuốc tím nhạt dần đồng thời có khí màu vàng lục mùi hắc thoát ra và có keert tủa trắng không tan. 10FeCl 24Ba(HSO ) 6KMnO 10Cl 3K SO 6MnSO 2 4 2 4 2 2 4 4 5Fe2 (SO4 )3 24BaSO4 24H2O c. Dẫn khí oxi vào dung dịch FeCl2 . -Xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ, dung dịch dần chuyển sang màu vàng. PTHH : 12FeCl2 3O2 6H2O 4Fe(OH )3 8FeCl3 d. Nhỏ dung dịch axit sunfuric đặc vào đường saccarozo. -Màu trắng của đường dần chuyển sang màu vàng , rồi màu đen , có bọt khí màu đen tràn ra miệng cốc. H2SO4 H2SO4 hút nước làm hóa đen đường : C12 H22O11  12C 11H2O H2SO4 oxi hóa C tạo khí đẩy C trào ra miệng cốc : C + 2H2SO4 CO2 2SO2 2H2O 1. (1,0điểm) a. Gọi a,b,c lần lượt là số mol của MgCl2 , NaBr, KI. Các phương trình phản ứng là : Cl Ag AgCl (1) Br Ag AgBr (2) I Ag AgI (3) 4 Fe 2Ag 2Ag Fe2 (4) (2,0đ) 2 Fe 2H H2 Fe (5) 2 Fe OH Fe(OH )2 (6) 4Fe(OH )2 O2 2H2O 4Fe(OH )3 (7) to 2Fe(OH )3  Fe2O3 +3H2O (8) 2 Mg OH Mg(OH )2 (9) to Mg(OH )2  MgO+H2O (10) 5
6. Câu Đáp án Điểm 4,48 Theo (5) ta có n n 0,2(mol) Fe (5) H2 22,4 22,4 4,48 Theo (4) ta có n 0,2(mol); n =0,2 2=0,4(mol) Fe (4) 56 22,4 Ag+ (4) Theo (1),(2),(3) ta có n 2a b c (0,7.2) 0,4 1 Ag+ m m m 160.0,1 40a 24 a 0,2(mol) ran Fe2O3 MgO mA 95.0,2 103b 166c 93,4 a 0,2 b 0,4 (t/m) mB 179,6gam c 0,2 b. Phương trình phản ứng là : Cl2 2I 2Cl I2 (1) Cl2 2Br 2Cl Br2 (2) Khi phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn khối lượng muối giảm là 0,2(127-35,5)=18,3g Khi cả phản ứng (1) và (2) xảy ra hoàn toàn khối lượng muối giảm là 36,1g Theo đề bài thì khối lượng muối giảm là 93,4-66,2=27,2g Có 18,3<27,2<36,1 nên chứng tỏ phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn và có một phần phản ứng (2) xảy ra. Đặt số mol Brom phản ứng là x mol thì khối lượng muối giảm là 18,3+ x(80-35,5)=27,2 . Suy ra x=0,2 mol. 1 Vậy n (0,2 0,2) 0,2(mol) V 4,48(l) Cl2 2 2. (2,0điểm) a) Phương trình phản ứng: (1) Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O (2) Cu + 2FeCl3 → 2FeCl2 + CuCl2 Vì thêm AgNO3 dư có khí thoát ra chứng tỏ ban đầu dư HCl. → Chất rắn dư là Cu Dung dịch X có chứa HCl dư, CuCl2 và FeCl2 Thêm AgNO3 dư (3) 3FeCl2 + 10AgNO3 + 4HCl → 3Fe(NO3)3 +10AgCl↓ + NO↑ + 2H2O (4) CuCl2 + 2AgNO3 → 2AgCl↓ + Cu(NO3)2 Nếu dư FeCl2, có phản ứng (5) FeCl2 + 2AgNO3 → 2AgCl↓ + Fe(NO3)2 (6) Fe(NO3)2 + AgNO3 → Ag↓ + Fe(NO3)3 Nếu dư HCl, có phản ứng (7) HCl + AgNO3 AgCl + HNO3 b) nNO = 0,025 (mol) Đặt số mol Fe3O4 là x (mol), từ (1) và (2) có số mol Cu = x mol 232x + 64x = 30,88 – 1,28 x = 0,1 (mol) FeCl2: 0,1.3 = 0,3 mol dd X CuCl2: 0,1 mol HCl n = 3n = 0,075 mol Trong (3) dư FeCl Xảy ra phản ứng (5), (6); không có FeCl2 (3) NO 2 phản ứng (7) 6
7. Câu Đáp án Điểm Theo (3), nHCldư = 4nNO = 4.0,025 = 0,1 (mol) Theo (2) nHClpư = 8x = 8.0,1 = 0,8 (mol) nHClbđ = 0,8 + 0,1 = 0,9 (mol) V = 0,9/2 = 0,45 lít Kết tủa gồm Ag, AgCl. Theo (5), (6) n = n = 0,3 – 0,075 = 0,225 (mol) Ag FeCl2 (5) Theo (3), (4), (5), (6) n = 2n + 2n + n = 0,3.2 + 0,1.2 + 0,1 = 0,9 (mol) AgCl FeCl2 CuCl2 HCl m = 0,225.108 + 0,9. 143,5 = 153,45 (gam) 1. (1,0điểm) (a) HCl + NaOH NaCl + H2O to Dd NaCl  NaCl.nH2O Z to NaCl.nH2O  NaCl + n H2O Do dung dịch thu được chỉ chứa một chất tan nên HCl và NaOH phản ứng vừa đủ với nhau. Có: nHCl = nNaOH = nNaCl = 8,775: 58,5 = 0,15 mol. 0,15 C (HCl) = = 2,5M M 0,06 0,15×40 C%(NaOH) = ×100% = 6% 100 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: nH2O = 14,175 - 8,775 = 5,4 gam; nH2O = 0,3 mol => n = 0,3: 0,15 = 2; Vậy công thức của Z là NaCl.2H2O. (b) Số mol HCl có trong 840 ml dung dịch X: nHCl = 0,84.2,5 = 2,1 mol 1600 6 Số mol NaOH có trong 1600 gam dung dịch Y: n 2,4mol NaOH 100 40 Al + 3 HCl AlCl3 + 3/2 H2 (1) a 3a a 5 Fe + 2 HCl FeCl + H (2) (2,0đ) 2 2 b 2b b Giả sử X1 chỉ có Al. Vậy số mol HCl cần dùng để hòa tan hết lượng Al là: 16,4 n 3 1,82 2,1 HCl 27 Giả sử X1 chỉ có Fe. Vậy số mol HCl cần dùng để hòa tan hết lượng Fe là: 16,4 n 2 0,59 2,1 HCl 56 Vậy với thành phần bất kì của Al và Fe trong X1 thì HCl luôn dư. Khi thêm dung dịch Y: HCl + NaOH NaCl + H2O (3) 2,1 - (3a + 2b) 2,1 - (3a + 2b) FeCl2 + 2 NaOH Fe(OH)2 + 2 NaCl (4) b 2b b AlCl3 + 3 NaOH Al(OH)3 + 3 NaCl (5) a 3a a Đặt số mol của Al và Fe trong 16,4 gam hỗn hợp X1 lần lượt là a và b. Có: 27a + 56b = 16,4 (*) Tổng số mol NaOH tham gia các phản ứng (3), (4) và (5) là 2,1 mol => số mol NaOH dư là: 2,4- 2,1 = 0,3 mol. Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2 H2O 7
8. Câu Đáp án Điểm a 0,3 Trường hợp 1: a ≤ 0,3, Al(OH)3 bị hòa tan hoàn toàn, kết tủa chỉ có Fe(OH)2. 4 Fe(OH)2 + O2 2 Fe2O3 + 4 H2O b b/2 Chất rắn Y1 là Fe2O3. b/2 = nFe2O3 = 13,1: 160 = 0,081875; => b = 0,16375 mol (*) => a = 0,2678 mol (≤ 0,3) => %Al = 27. 0,2678 .100: 16,4 = 44,09%; %Fe = 55,91%. Trường hợp 2: a > 0,3, Al(OH)3 bị hòa tan một phần, kết tủa có Fe(OH)2 và Al(OH)3 dư. 2 Al(OH)3 Al2O3 + 3 H2O a - 0,3 (a - 0,3)/2 4 Fe(OH)2 + O2 2 Fe2O3 + 4 H2O b b/2 Chất rắn Y1 có Al2O3 và Fe2O3. 51 (a - 0,3) + 80 b = 13,1 ( ) Từ (*) và ( ) suy ra: a = 0,4; b = 0,1 => %Al = 27. 0,4 .100: 16,4 = 65,85%; %Fe = 34,15% 2. (1,0điểm) 8